نقش دیتالاگر در فاصله سنج

دیتالاگر

ثبت‌کننده داده یا دیتالاگر یا داده بردار (Data Logger) وسیله‌ای الکترونیکی است که داده‌هایی را که به وسیله حسگرهای تعبیه شده در دستگاه یا ابزار و حسگر خارجی تأمین می‌شوند را در طول زمان یا در رابطه با مکان ذخیره می‌کند. اکثر دیتالاگرها (اما نه همه آنها) بر پایه یک پردازنده رقمی (یا رایانه) طراحی و ساخته می‌شوند. آن‌ها عموما کوچک و قابل حمل بوده و به وسیله باتری تغذیه می‌شوند به علاوه به یک ریزپردازنده مجهز بوده و دارای حافظه داخلی جهت ذخیره‌سازی داده و تعدادی حسگر می‌باشند. برخی از دیتالاگرها به رایانه متصل می‌شوند و می‌توان با استفاده از نرم‌افزار آن‌ها را فعال کرده و داده‌های کنترل شده را مشاهده و تجزیه و تحلیل کرد، در حالی که بقیه دارای رابط محلی (مانند صفحه کلید و صفحه نمایش) بوده و می‌توانند از آن‌ها به صورت وسیله‌ای مستفل استفاده کرد. دیتالاگرها انواع گوناگونی دارند، از انواع هرکاره که برای دامنه مصارف عادی استفاده می‌شود تا وسایل بسیار خاص برای اندازه‌گیری فقط در یک محیط یا کاربرد از پیش تعیین شده. متداول است که انواع هرکاره قابل برنامه‌ریزی باشند با این حال بسیاری از آن‌ها به صورت ماشین‌های ایستایی بدون پارامتر یا تعداد محدودی پارامتر قابل تغییر باقی‌مانده‌اند. دیتالاگرهای الکترونیکی در بسیاری از کابردها جایگزین ضبط کننده‌های نمودار(Chart Recorders) شده‌اند. یکی از اصلی‌ترین مزایای استفاده از دیتالاگرها قابلیت جمع‌آوری ۲۴ ساعته اطلاعات است. دیتالاگرها معمولاً به محض فعال سازی بدون مراقبت رها شده تا در طول دوره دیده‌بانی اندازه‌گیری نموده و اطلاعات را ذخیره کند. این قابلیت اجازه می‌دهد تا تصویری جامع و دقیق از شرایط محیط تحت نظر مانند دمای هوا یا رطوبت بدست آید.

کابرد دیتالاگر

کاربرد دیتالاگر شامل موارد زیر می‌شود:

• ذخیره در ایستگاه هواشناسی بدون مراقبت (مانند سرعت باد/ و جهت باد، دما، رطوبت نسبی، تشعشعات خورشیدی).
• ذخیره در ایستگاه‌های بدون مراقبت هیدروگرافی (مانند سطح آب، عمق آب، جریان آب، pH آب، رسانایی آب)
• ذخیره خودکار رطوبت خاک
• ذخیره خودگار فشار گاز
• شمارش ترافیک جاده
• اندازه‌گیری دما (رطوبت و…) مواد فاسد شدنی در حین انتقال محموله: Cold chain[۲]
• مانیتورینگ فرایند برای نگهداری و عیب‌یابی کاربردها
• تحقیقات حیات وحش
• اندازه‌گیری لرزش و شرایط حمل (ارتفاع سقوط) در توزیع.[۳]
• مانیتورینگ سطح مخزن
• مانیتورینگ محیط زیست
• آزمایش خودرو
• مانیتورینگ وضعیت رله در سیگنال دهی راه‌آهن
• ذخیره‌سازی ‘نمودار بارگذاری الکتریکی’ برای مدیریت مصرف انرژی.
• داده برداری از متغیرهای دما و فشار در طول خط لوله
• مانیتورینگ خطوط لوله نفت و گاز

خصوصیات یک دیتالاگر :

۱- تعداد کانالها: تعداد کانالها بیانگر تعداد سنسورها و مبدلهایی است که هم‌زمان قابل اتصال به دیتالاگر هستند.

۲- فرکانس نمونه برداری: این عدد نشان دهنده تعداد دفعاتی است که دیتالاگر داده‌های هر سنسور را خوانده و به کامپیوتر یا حافظه منتقل می‌کند. برای مثال وقتی گفته می‌شود یک دیتالاگر دارای فرکانس نمونه برداری ۳۰۰ هرتز است به این معنی است که در هر یک سیصدم ثانیه داده‌های بدست آمده از سنسورها به کامپیوتر منتقل می‌شود.

۳- نوع سنسورهای پشتیبانی کننده: معمولاً هر دیتالاگری سنسورها و مبدلهای خاصی را پشتیبانی می‌کند. مثلاً یک دیتالاگر ممکن است تنها قادر به پشتیبانی سنسورهای حرارتی RTD باشد ولی قادر به پشتیبانی ترموکوپلها نباشد.

معمولاً هر دیتالاگر مجهز به یک نرم‌افزار است که امکان اعمال تنظیمات آن و مشاهده نمودارهای بدست آمده از سنسورها را حین نمونه برداری ممکن می‌کند.

یک پارامتر اساسی در سیستم‌های دیتالاگر قابلیت ثبت اطلاعات برای مدت زمانی طولانی مثلاً چندین سال است. برای دست یابی به این هدف لازم است سیستم‌های دیتالاگر دارای رسانه‌های ذخیره‌سازی در حجم‌های بالا و مصرف انرژی بسیار کم باشند.

ثبت داده ها در مقابل کسب اطلاعات

یک سیستم ثبت اطلاعات یک سیستم جمع آوری داده است، اما یک سیستم جمع آوری داده ها لزوما یک logger نیست. ثبت کننده های داده معمولا نرخ نمونه گیری پایین تر را دارند. حداکثر نرخ نمونه 1 هرتز ممکن است برای یک logger بسیار سریع درنظر گرفته شود، اما برای یک سیستم نمونه برداری داده معمولی بسیار کند است.

گیرنده داده ها به طور ضمنی دستگاه های مستقل هستند، در حالی که سیستم معمولی کسب اطلاعات باید به منظور دستیابی داده ها به کامپیوتر متصل شود. این جنبه مستقل از loggers ها به معنای حافظه درون برد است که برای ذخیره اطلاعات به دست آمده استفاده می شود. گاهی اوقات این حافظه بسیار بزرگ است تا روزها یا حتی ماهها از ضبط بدون نظارت استفاده کند. این حافظه ممکن است حافظه دسترسی تصادفی استاتیک، حافظه فلش یا EEPROM با باتری را پشتیبانی کند. داده های ثبت شده در گذشته از نوار مغناطیسی، نوار کاغذ مشت زنی یا سوابق قابل مشاهده مستقیم مانند «نوار ضبط نوار» استفاده می کردند.

Dataloggers قابل حمل ممکن است تا 20 کانال با حداکثر سرعت نمونه برداری 10 میلی ثانیه  (100 هرتز) برسد.

این طبیعت بی نظیر نیز تصریح می کند که ثبت کنندگان داده ها باید بسیار قابل اعتماد باشند. از آنجایی که ممکن است آنها برای مدت طولانی بدون نظارت و یا بدون نظارت بر انسانی کار کنند و ممکن است در مکان های سخت یا از راه دور نصب شوند، ضروری است تا زمانی که آنها قدرت داشته باشند، به هیچ وجه نمی توانند وارد سیستم شوند.

نمونه های کابردی دیتالاگر ها :

• ضبط اطلاعات پرواز (FDR) : یک قطعه تجهیزات ضبط مورد استفاده برای جمع آوری اطلاعات مربوط به عملکرد هواپیما خاص است . این دستگاه همچنین می تواند برای توصیف ضبط صوت کابین خلبان (CVR)، نوع دیگری از دستگاه ضبط داده موجود در هواپیما استفاده شود، هر چند دقیق تر است .

• یک ضبط کننده اطلاعات رویداد (EDR): دستگاهی است که توسط سازنده در برخی از خودروها نصب شده است که اطلاعات مختلف را در طول زمان بلافاصله قبل و بعد از تصادف جمع آوری و ذخیره می کند.

• یک ضبط اطلاعات سفر (VDR): یک سیستم ضبط داده برای جمع آوری داده ها از سنسورهای مختلف بر روی یک کشتی طراحی شده است.

• ضبط رویداد قطار : یک دستگاه که اطلاعات مربوط به عملکرد کنترل و عملکرد قطار را در پاسخ به آن کنترل ها و سایر سیستم های کنترل قطار ثبت می کند.

• یک ضبط کننده تصادف (ADR) : وسیله ای برای راه اندازی حوادث یا حوادث در اکثر وسایل نقلیه زمینی و ضبط اطلاعات مربوطه است. در اتومبیل، تمام کدهای مشکل تشخیصی (DTCs) در واحد کنترل موتور (ECU) ثبت می شوند تا در زمان سرویس خودرو یک مهندس خدمات تمام DTC ها را با استفاده از Tech-2 یا ابزارهای مشابه متصل به On- پورت تشخیص هیئت مدیره، و خواهید دید که مشکلات در خودرو رخ داده است. گاهی اوقات یک لجن کوچک OBD به همان پورت وصل می شود تا به طور مداوم اطلاعات خودرو را ضبط کند.

• در سیستم جاسازی شده و طراحی الکترونیک دیجیتال : دیتالاگر حرفه ای با سرعت بالا دیجیتال کمک می کند تا محدودیت های ابزارهای سنتی مانند اسیلوسکوپ و آنالیز منطقی را غلبه کند. مزیت اصلی logger data توانایی آن در ضبط رکوردها بسیار طولانی است که در هنگام تلاش برای اصلاح نسخه های خطای عملکردی که یک بار در زمان اتفاق می افتد بسیار مفید است.

• در صنعت مسابقه :Data Loggers  برای ضبط اطلاعات از قبیل نقاط ترمز، زمان بندی لبه / بخش و نقشه های مسیر، و همچنین هر سنسور خودرو درون خودرو استفاده می شود.

آینده دیتالاگر ها

Data Loggers در حال حاضر سریعتر از قبل تغییر می کنند. مدل اصلی یک logger ، اطلاعات به یکی از دستگاه هایی که داده ها را جمع آوری می کنند . اما دسترسی به ارتباطات بی سیم را برای هشدار دادن به رویدادها، گزارش خودکار داده ها و کنترل دقیق از راه دور در اینده دیتالاگر ها دیده میشوند . ثبت کننده های داده ها شروع به  ارسال ایمیل هشدار دهنده و نتایج روزانه را به پایگاه های داده یا مستقیم به کاربران ارسال کردن نیز در آینده نه چندان دور قابل اجرا هستند .

ارتباط دیتالاگر با ابزار های سنجش فاصله :

دیتالاگر یک دستگاه جمع آوری و ثبت اطلاعات است. این دستگاه بعنوان یک ثبت کننده داده، از طریق پورت ارتباطی میتواند با سایر دستگاه های قرار گرفته روی باس ارتباط برقرار کرده و بعنوان Master اطلاعات Slaveها را دریافت و ثبت میکند و بصورت فایل متنی در حافظه داخلی خود ذخیره میکند. به این ترتیب در مواردی که نیاز به جمع آوری داده و ذخیره سازی از دستگاه هایی که خود قابلیت این کار را ندارند بدون استفاده از کامپیوتر با استفاده از این دستگاه به راحتی میسر می شود. به عنوان نمونه ابزار ها و ماژول های سنجش فاصله مانند سنجش فاصله لیزری که به خوبی دیتالاگر ها قابلیت جمع اوری داده و زخیره سازی را ندارند از دیتالاگر ها استفاده میشوند . دیتالاگر ها دارای رابط های ارتباطی تحت پروتکل ModBus-RTU کار میکند و وسیلهای برای پیاده سازی شبکه با چندین دستگاه دیگر را فراهم می کند. از طریق پورت ها میتوان به کامپیوتر متصل شده و امکان برای برنامه ریزی دستگاه توسط نرم افزار ارائه شده فراهم میشود و همچنین می توان اطلاعات ذخیره شده را از طریق این پورت آپلود کرد. این پورت به صورت Slave بوده و امکان قرار گرفتن در شبکه مدباس را دارد. با تنظیماتی که توسط نرم افزار انجام شده است داده های مورد نظر از هر Slave در اختیار این دستگاه قرار گرفته و امکان ذخیره این اطلاعات و یا انجام عملیات روی آنها فراهم میشود. عملیات دریافت و ثبت دادهها مستقل از متصل بودن دستگاه به کامپیوتر، PC، HMI و … ادامه پیدا میکند.